1 1.西南石油大学 油气藏地质及开发工程全国重点实验室, 成都 610500
2 2.西南石油大学 新能源与材料学院, 成都 610500
室内甲醛污染已成为影响人类生命健康的重要问题之一。以氧气为氧化剂的催化氧化甲醛技术以其条件温和、无毒副产物等优势而受到广泛关注, 但是开发经济高效的催化材料仍然面临巨大的挑战。本工作通过一步水热法制备了α-Ni(OH)2, 并研究了其催化氧化甲醛机理。测试结果表明, 以水为溶剂、硝酸镍为镍源制备的α-Ni(OH)2在室温下催化氧化甲醛效率最高, 达到71.2%。原位红外和理论计算分析发现, 由于α-Ni(OH)2表面丰富的羟基官能团, 吸附的甲醛与α-Ni(OH)2表面羟基之间存在强烈的相互作用, 增强了对甲醛的活化, 在无氧气条件下实现了甲醛氧化。另一方面, 不同条件处理的α-Ni(OH)2的XPS分析证实了催化氧化甲醛的活性位点为Ni3+, 且氧气可加速Ni3+活性位点的回复。α-Ni(OH)2表面羟基协同活性位点Ni3+促进了甲醛的催化氧化, 这与传统氧气解离为速控步的甲醛氧化反应路径明显不同。本研究提出了表面羟基协同活性位点促进甲醛氧化的反应机理, 为催化氧化甲醛技术的实际应用提供了理论基础。
催化氧化甲醛 表面羟基 反应机理 反应路径 catalytic formaldehyde oxidation surface hydroxyl reaction mechanism reaction path
1 内蒙古医科大学基础医学院法医学实验室, 呼和浩特 010030
2 内蒙古医科大学附属医院心脏大血管外科, 呼和浩特 010030
本研究以10例甲醛固定石蜡包埋组织(FFPET)作为疑难检材, 将其制成蜡膜, 分别以二甲苯-Chelex100法、脱蜡液-Chelex100法、脱蜡液-Vazyme FastPure FFPE DNA Isolation试剂盒(简称FP试剂盒)、脱蜡液-北京天根石蜡包埋组织基因组提取试剂盒法(简称天根试剂盒)提取DNA, 进行紫外分光光度计测定(浓度、纯度)及短串联重复序列(STR)分型检测(23个常染色体), 通过比较分析FFPET在4种不同提取方法中的提取质量、STR分型质量和检出率, 从而寻求一种高效简便、经济实用、方便快捷的甲醛固定石蜡包埋组织中DNA提取方法。结果表明: 应用4种方法提取的石蜡包埋组织蜡膜DNA经紫外分光光度计测定后显示, 应用2种Chelex100法提取的DNA浓度高于2款试剂盒, 试剂盒提取的DNA的纯度优于另外2种方法, 以上差异均具有统计学意义(P<0.05); FP试剂盒提取DNA的平均浓度和纯度均优于天根试剂盒, 无显著性差异(P>0.05); STR分型普遍存在不同基因座和同一基因座不同等位基因之间的扩增不均衡, 呈现前高后低状态; STR平均检出率为FP试剂盒>天根试剂盒>Chelex100法, 2种Chelex100法STR基因座检出率比较无显著差异(P>0.05), 但分别和另外2种方法试剂盒方法相比有显著差异(P<0.05), FP试剂盒和天根试剂盒法相比有显著差异(P<0.05)。因此, 在涉及甲醛固定石蜡包埋组织这类疑难检材的法医DNA鉴定案件时, 脱蜡液-Vazyme FastPure FFPE DNA Isolation试剂盒法优于其余3种提取DNA方法。
甲醛固定石蜡包埋组织 法医检材 疑难检材 方法比较 formalin-fixed paraffin-embedded tissue forensic examination materials difficult inspection materials method comparison
合肥工业大学资源与环境工程学院，纳米矿物与污染控制安徽省普通高校重点实验室，合肥 230009
对铜陵叶山铁矿开采所产生的低品位褐铁矿尾矿(LT)进行探究，旨在发掘其在室温净化甲醛领域中的应用价值及其载体性能。通过分析该尾矿的成分，发现其含有纳米针铁矿、石英等矿物，具有较大的比表面积，适合作为催化剂载体。采用化学还原法将δ-MnO2(Bir)负载于尾矿颗粒表面，制备了一系列不同锰含量的除醛催化剂(x-Bir/LT)。结果表明：该催化剂具有良好的催化降解甲醛的能力。在甲醛初始浓度为1.2 mg/m3，体积空速为260 000 h-1的条件下，27.3-Bir/LT在600 min时净醛效果仍有97.2%，并且具有长时间稳定性和抗水性。通过原位红外光谱分析发现，甲醛在催化剂表面反应的机制为：甲醛被表面羟基吸附后氧化成H+和HCOO-，并经过羟基和表面活性氧氧化，进一步分解成CO2和H2O。同时，氨气吸附原位红外分析发现，该尾矿能为催化剂提供大量的L-酸位点，提高了复合催化剂的催化氧化能力。因此以褐铁矿尾矿为催化剂的载体可以提升复合催化剂的净醛能力，为其用于室内甲醛等污染治理提供了理论支撑。
褐铁矿尾矿 甲醛 催化氧化 环境温度 L-酸位点 limonite tailings formaldehyde catalytic oxidation ambient temperature L-acid sites
1 武汉科技大学城市建设学院,武汉 430065
2 城市更新湖北省工程研究中心,武汉 430065
3 武汉科技大学高性能工程结构研究院,武汉 430065
4 武汉纺织大学工程造价系,武汉 430200
采用混掺聚甲醛(POM)纤维和玄武岩纤维(BF)的方法制备了一种多尺度纤维混杂体系的复合材料,研究了其抗折强度、抗压强度、弯曲韧性及直接拉伸强度等基本力学性能,并通过扫描电子显微镜和数码电子显微镜对其微观结构进行分析。抗折、抗压强度试验结果表明,混掺两种纤维试样的抗折强度和早期抗压强度均明显优于单掺POM纤维试样,然而,28 d抗压强度有小幅下降; 三点弯曲试验结果表明,单掺POM纤维可以改善水泥基材料的韧性并提高材料的等效弯曲强度,混掺BF后,等效弯曲强度进一步提高。微观分析结果表明,POM纤维和BF与基体结合紧密,两种纤维在宏观和微观尺度上均起到协同作用,共同发挥阻止裂纹扩展的作用,从而改善水泥基复合材料的韧性并提高强度。
聚甲醛纤维 玄武岩纤维 力学性能 水泥砂浆 混杂纤维 polyformaldehyde fiber basalt fiber mechanical property cement mortar hybrid fiber
1 安徽工业大学建筑工程学院, 安徽 马鞍山 243032
2 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学), 安徽 马鞍山 243032
建筑能耗占我国总能耗的30%以上, 利用建筑自身的被动调节性能提高其热湿调节性能, 是实现建筑节能的重要举措。 以癸酸、 棕榈酸制备相变温度在人体舒适度范围内的癸酸-棕榈酸复合相变材料, 采用癸酸-棕榈酸复合相变材料, 硅酸四乙酯, 钛酸丁酯作为原材料制备具有热湿调节, 空气净化功能的癸酸-棕榈酸/SiO2@TiO2光催化相变微胶囊(简称D-T微胶囊)有利于建筑节能, 改善室内空气品质。 研究分析了去离子水用量(去离子水与硅酸四乙酯物质的量比), pH值, 癸酸-棕榈酸复合相变材料的用量(癸酸-棕榈酸复合相变材料与硅酸四乙酯的物质的量比), 钛酸丁酯的用量(钛酸丁酯与硅酸四乙酯物质的量比)以及钛酸丁酯的滴加速度五个影响因素对D-T微胶囊的粒径、 物质组成、 形貌以及空气净化、 热湿调节性能的影响。 激光粒度分析结果表明去离子水用量和钛酸丁酯用量对D-T微胶囊的粒径分布有重要影响。 过水体系能够有效分散T-D微胶囊, 防止其团聚； 适量的钛酸丁酯水解产生的TiO2包裹在癸酸-棕榈酸@SiO2表面, 从而影响D-T微胶囊的粒径。 扫描电镜结果显示, 过多的癸酸-棕榈酸复合相变材料用量会造成相变材料的泄露； 过快的钛酸丁酯滴加速度影响其水解反应速度, 造成TiO2的团聚。 X-射线衍射(XRD)分析结果显示, pH值是生成具有光催化性能的锐钛矿相TiO2的关键因素。 因此, 当控制去离子水与硅酸四乙酯的物质的量比为90∶1, pH值为2, 癸酸-棕榈酸复合相变材料用量为0.5, 钛酸丁酯用量为0.8, 控制钛酸丁酯的滴加速度为20 min完成时可以获得形貌、 粒径完整和物相稳定的D-T微胶囊。 D-T微胶囊经过6 h对气态甲醛降解试验, 其对甲醛的降解率能够达到67.87%； 在18~23 ℃之间有明显的相变温度平台, 平台的持续时间约为300 s； 当相对湿度为84.34%时, 平衡含湿量达到0.181 9 g·g-1, 同时相对湿度为32.78%~84.34%之间的湿容量为0.161 3 g·g-1。
相变微胶囊 光催化 热湿调节 空气净化 甲醛 Phase change microcapsule Photocatalytic Heat-humidity adjust Air purification Formaldehyde 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1306
西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048
为了对重化工污染区甲醛气体进行探测，开展了差分吸收激光雷达甲醛气体浓度探测研究。基于差分吸收激光雷达原理，针对甲醛气体在中红外波段有较强的吸收波段，并考虑开放光程下大气干扰气体的影响，选择了系统的探测波长
${\lambda _{\rm on}}$![]()
![]()
、
${\lambda _{\rm off}}$![]()
![]()
；依据差分吸收激光雷达浓度反演方法，结合系统参数，对设计的DIAL系统的探测距离、气体浓度及干扰气体的可能影响进行了仿真研究。结果表明，该系统有望对浓度为0.017~1.5 ppm (1 ppm=10
−6)，距离为0.4~1.1 km范围内的甲醛气体进行探测，相对误差小于5%，可满足对重化工污染区甲醛气体浓度探测需求。文中的研究可为应用于化工重污染区域甲醛气体无组织排放监测的中红外差分吸收激光雷达系统的研制提供理论依据和技术基础。
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210925
1 重庆交通大学材料科学与工程学院, 重庆 400074
2 重庆交通大学土木工程学院, 重庆 400074
研究了掺入6、8、12 mm共聚甲醛纤维及钢纤维的超高性能混凝土(UHPC)高温后残余力学性能及微观结构。结果表明: 400 ℃时, 仅素混凝土发生爆裂; 500 ℃时单掺钢纤维UHPC试件发生爆裂, 单掺共聚甲醛纤维及混掺2种纤维的UHPC试件仍能保持相对完整, 后者高温残余强度较高。UHPC中共聚甲醛纤维在高温蒸汽养护后, 能与基体紧密黏接, 165 ℃后纤维熔化形成的孔洞能有效缓解并释放蒸汽压, 保持混凝土基体完整, 防止其在500 ℃发生高温爆裂。本工作揭示了共聚甲醛纤维在混凝土高温性能方面的作用机理, 对其在UHPC中应用有参考价值。
共聚甲醛纤维 超高性能混凝土 残余力学性能 高温性能 copolymer formaldehyde fiber ultra-high performance concrete residual mechanical properties high temperature performance
1 武汉科技大学城市建设学院, 武汉 430065
2 武汉科技大学高性能工程结构研究院, 武汉 430065
3 武汉纺织大学工程造价系, 武汉 430200
4 中建三局第一建设工程有限责任公司, 武汉 430040
本文研究了不同长度聚甲醛(POM)纤维单掺和混掺对砂浆流动度、抗折强度、抗压强度、弯曲韧性及干燥收缩的影响, 并通过扫描电镜观测了其微观结构。研究发现, 砂浆流动度随POM纤维长度和掺量增大而下降, 混掺纤维比单掺对砂浆流动度的影响更小。POM纤维能有效提高砂浆的抗折强度, 但掺量超过0.6%（体积分数, 下同）时增强效果减弱, 与未掺纤维试样相比, 0.6%掺量的6 mm纤维对试样28 d抗折强度提升最高, 为14.67%, 抗压强度随纤维掺量增加而降低。12 mm纤维比6 mm及混掺对试样弯曲韧性提升更明显, 最大提高49.43%。纤维的掺入可显著降低试样的干燥收缩率, 且随纤维掺量增加, 试样90 d干燥收缩率先减小后增大。与未掺纤维试样相比, 0.6%掺量的6 mm纤维试样90 d干燥收缩率下降最多, 为27.39%。混掺POM纤维在掺量0.6%以上时仍可显著提升砂浆的抗折强度并减小干燥收缩率。
水泥砂浆 聚甲醛纤维 流动度 力学性能 弯曲韧性 干燥收缩 cement mortar polyoxymethylene fiber fluidity mechanical property bending toughness drying shrinkage
1 昆明理工大学建筑工程学院, 云南省土木工程防灾重点实验室, 昆明 650500
2 昆明理工大学云南工业干部学院, 昆明 650500
机场道面混凝土结构在不同性质荷载作用下的力学行为受应变率的影响较大。为研究应变率对聚甲醛纤维机场道面混凝土(PFAPC)弯曲性能的影响, 通过四点弯曲试验, 分析不同应变率(10-5~10-1 s-1)下PFAPC抗弯挠度、弯曲模量、弯曲强度及韧性指数的变化规律, 并观察断口纤维的微观形貌, 总结不同应变率下的纤维失效模式。结果表明: PFAPC的弯曲峰值强度、极限抗弯挠度及弯曲模量随应变率的增加呈上升趋势; 与峰值强度相比, 应变率对PFAPC残余强度影响较小, 但随应变率增大总体呈上升趋势; 与极限抗弯挠度相比, 峰值挠度随应变率的增加波动上升; 聚甲醛纤维在各应变率作用下主要为拔出破坏模式; PFAPC在车辆及飞机冲击作用下能吸收较大能量, 呈现出一定的延性破坏特征, 具有良好的弯曲韧性。
机场道面混凝土 聚甲醛纤维 应变率 弯曲性能 断裂形貌 airport pavement concrete polyoxymethylene fiber strain rate bending property fracture morphology
1 华南师范大学生物光子学研究院, 激光生命科学教育部重点实验室, 广州 510631
2 华南师范大学生物光子学研究院, 广东省激光生命科学重点实验室, 广州 510631
甲醛(FA)具有高反应活性和短的检测半衰期, 广泛分布于生物体内和环境中。正常浓度范围的甲醛可以参与一碳循环, 维持人体代谢稳态, 而甲醛浓度的异常波动又会诱导机体病变, 导致一系列疾病。实时测量甲醛在活细胞和组织中的浓度、持续时间和位置, 对于破译甲醛的生理或病理功能、诊断和治疗甲醛诱发的疾病具有重要意义。有机小分子荧光探针具有灵敏度高、膜通透性好、实时原位分析、生物损伤小、操作方便等显著优势, 是能够在时间和空间上实时监测细胞内甲醛浓度与分布的一种强大的非侵入性工具。近年来, 一系列小分子荧光探针被开发出来用于生物体内甲醛的检测。本文将对这些用于生物体内甲醛可视化检测的荧光探针从识别机理(席夫碱反应、Aza-Cope重排)和荧光开启方式两方面进行阐述, 并展望甲醛荧光探针的设计和研发方向。
甲醛 可视化检测 小分子荧光探针 席夫碱反应 Aza-Cope重排反应 formaldehyde visual detection small molecule fluorescent probes Schiff base reaction Aza-Cope rearrangement reaction
